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无人机在海事监管中的应用

2019-06-14 19:05:06 来源:长江引航中心江阴引航站 武汉理工大学狗万官网学院

基于海事监管现状,分析无人机应用于海事监管的优势,探讨其应用于海事监管的可行性,以实现全天候、多角度、快反应的海-陆-空立体化的海事监管体系。

关键词:无人机;海事安全;立体化;监管体系

中图分类号:U692 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2017)04-0024-02

随着国家海洋战略的深入实施,水上交通日益繁忙。但海事安全事故的数量也逐年攀升,海事部门的监管工作逐渐受到海事巡航、海域动态监管能力不足的严峻考验。与此同时,作为现代化远程控制飞行器,无人机(Unmanned Aerial Vehicle , UAV)技术迅猛发展。UAV具有灵活性高、续航力强、覆盖面广、成本低等特点,适合在广阔的水域进行实时海事监管业务,促进海事部门以“全天候运行、全方位覆盖、全过程监管”为特征建立海事监管体系,全面提升海事部门的监管能力。

1 海事监管的现状分析

现阶段,海事安全监管体系较为完善,主要包括自动识别系统(Automatic Identification System , AIS)、电视监管系统(Closed-Circuit Television , CCTV)、船舶交通管理系统(Vessel Traffic Services , VTS)、船舶动态监管系统、船舶远程识别与跟踪系统、巡航船、巡航直升机等。但是水上交通状况日益繁忙、通航水域情况愈加复杂,使海事监管工作面临考验,现有的海事监管体系及其设备在空间覆盖性和时间连续性上存在较大的限制。

1.1 小型船舶监控受限

现有的海事监管系统中,VTS和AIS等能够对大型船舶进行有效的监控,但对小型船舶的监控能力有限,对未安装终端设备的船舶无法进行实时监控,存在较大的监控限制。而沿海海域又是渔船、工程船等小型船舶出入频繁的水域,这给海事部门的监管造成了不便。

1.2 水域监控盲区

CCTV监管设备的位置较为固定,其监控效果受目标距离和能见度的影响,使得监管水域存在着大面积的监控盲区,海事部门无法实时获取监管水域的动态信息。

1.3 应急能力不足

海事部门建有巡航船和巡航直升机监管系统,但随着海事安全事故数量的逐年攀升,该系统的应急能力明显不足。巡航船存在规格较小、速度较慢的缺点,无法应对恶劣的天气条件,无法有效监控高速船舶,无法在突发事故中保证高效性;巡航直升机的日常维护成本高昂,飞行条件受海况、风力等因素限制,飞行风险高。

2 无人机在海事监管中的应用

海事业务UAV功能功能描述

海事巡航定期巡航巡视辖区内水域及船只,监管交通管制区域,遏制排污现象

VHF中继船载VHF与陆基的通信距离较短, UAV可搭载VHF中继设备配合通信

配合巡航船监管巡航船巡航速度较慢,无法观察远距离不明船只,使用艇载UAV可扩大侦察范围

防污监管污染取证UAV进行溢油及化学品事故应急取证,第一时间到达事故现场将实时情况传给陆基控制中心

危险调查对于海上危险现场需要巡航船-UAV联合调查,UAV可以扩大调查区域

应急搜救搜寻定位借用UAV自身定位系统及机载AIS确定事故地点,并将信息传回陆基控制中心

视频传输通过视频设备将现场的实时情况传回陆基控制中心,便于统筹指挥

物资投放通过UAV可以完成食物、GPS浮标及小型救生设备等物资的投放

充当浮具UAV加装自动充气设备,设置标准的救助信号和位置识别信号,必要时可以坠入海中充当救生浮具

海事保障航标维护对航标进行定期维护,检测航标有无损坏、是否被污染物遮挡、有无船舶挂靠等

航道测量借助机载设备对航道进行空中拍摄,可以直观、准确的获取相关信息

表1 UAV的海事应用

2.1 海事巡航

传统巡航船舶工作过程中,易受到船载设备和海况天气的限制,无法监控远距离的不明船只,使得巡航监管存在较大盲区。借助UAV续航能力强、监控范围广、操作简便等特点,配合巡航船进行海事巡航的任务,增加海事监管的有效范围。当巡航船航行到距离岸边较远的水域时,可以将搭载通讯设备的UAV充当空中中继,以便巡航船与岸基控制中心的通讯。

2.2 污染监管

目前船舶快速化、大型化趋势明显,以集装箱船为主的多种高速船舶其航速已超过28Kn,现有的巡航船无法达到此航速,致使海事部门无法对在航高速船舶的非法排污现象进行有效监管。UAV拥有速度快、视角广、不易被发现的优点,能够隐蔽的追踪高航速的目标船舶,通过机载录像设备,使监管人员记录相关船舶的污染过程,为依法监管提供了证据。

海上溢油发生后的最初几个小时是防止污染扩散的最佳时机,在污染扩散过程中,UAV凭借良好的监控视角可以有效监控污染物的扩散方向和范围,并通过机载多光谱成像雷达和机载录像设备将现场画面实时传回控制中心,为海事部门指令的制定提供了条件。

2.3 应急搜救

海上安全事故发生时 UAV能够快速准确的到达事故现场,第一时间在目标区域进行搜索。通过机载红外传感器对目标区域进行全方位、无死角的搜寻,避免因人为不确定性而导致的遗漏现象。通常UAV具有较好的抗风能力,能够快速到达救援人员和巡航船舶无法抵达的危险区域,借助机载录像设备将搜救现场的画面实时地传回控制中心,为海事部门快速布置救助任务提供了信息保障,提高应急搜救的效率和成功率。

根据海事需要可以适当改进UAV。当救助船舶无法及时到达事故现场时,使其可以完成必要食物、GPS浮标及小型救生设备等物资的投放,以帮助遇险人员等待救援。在极端海况下,经过改装的UAV甚至可以坠入海中充当救生浮具以救助落水人员。

2.4 海事保障

沿海区域有许多重要的航标,其分布众多、线长、分散,日常维护困难。利用UAV搭载特定的设备可以实现对航标的快速巡检,及时准确的获取航标的工作状态,避免高成本、低效率的人工巡检,保证航标的工作质量。在航道测量方面,利用空中良好的观测视角,对地面、水面进行拍摄以获取图像资料。再将图像信息加以提取和分析,得到航道的相关数据。

3 无人机在海事监管中的可行性分析

3.1 政策支持

UAV通常在1 000m以下的空域飞行,对于低空空域的管理,将按照管制空域、报告空域和监视空域进行分类管理。管制空域,需要提前申请并接受航管部门的交通管制;报告空域,只需报告即可飞行进入,类似于自由飞行;监控空域,需要备案,航管部门要保证飞行器在雷达有效监控范围内,并能够实时取得联系。低空空域的开放政策为海事监管领域应用UAV技术提供了便利,也为海事监管系统立体化建设奠基。

3.2 UAV技术支持

近年来,随着通讯、定位、导航、传感器、发动机和航空材料等技术的不断进步,UAV技术日趋成熟,使其在民用领域得到了广泛的应用和认可。现阶段的UAV在续航能力、有效载荷、无线通信等各个方面的性能愈发可靠,使UAV的优势能够很好的发挥在应用过程中,为其在海事监管领域的应用奠定了技术基础。

3.3 基础海事系统支持

经发展,海事监管系统的硬件、软件建设取得了长足的进步,基本实现了海事相关业务的涵盖,主要包括AIS、CCTV、VTS、船舶动态监管系统、船舶远程识别与跟踪系统等。海事部门已经逐步形成专业化、信息化的管理团队,现代化的监管手段在海事业务中发挥着显著的效果。

4 海事立体化监管体系

构建立体化的海事监管体系,能够使UAV与现有海事监管设备有效配合,充分发挥各方作用,提高综合使用效率,提升海事部门海上监管、应急执法、搜救处置等方面的业务能力,以实现“全天候运行、全方位覆盖、全过程监管”的监管体系。

立体化海事监管体系建立了以VTS为监管核心、UAV与巡航船互相协同配合的“海-陆-空”立体化的海事监管体系。其中,搭载监控设备的UAV、巡航船等为指挥中心收集信息资料;搭载中继设备的UAV、地面信息控制中心等作为信息中转站,为指挥中心获取准确的信息;利用AIS、CCTV、VTS等,指挥中心可以合理的分析各种信息资料并做出正确的指令。

5 结论

UAV技术应用于海事监管领域进入起步阶段,随着相关技术的日趋成熟,UAV可以发挥其它设备不可比拟的优势,配合现有设备能够较好的完成海事监管工作。文章结合海事监管中面临的难题,研究了UAV在海事监管中的应用并提出了“海-陆-空”立体化海事监管体系,分析了UAV应用于海事监管业务的可行性。应该指出,UAV技术在海事监管中有着较好的应用前景,需要对其进行更加深入的科学研究。

参考文献:

[1] 周明应,无人机在长江海事监管领域的应用研究,中国水运,2013

[2] 孙元亮,王明珠,马晓明,无人机在海事系统中的应用研究,第五届中国无人机大会论文集,2014

[3] 段贵军,无人机在海事管理中的应用探讨,世界海运,2015

[4] 陈俊,王茹军,熊辉,曹阳,无人机技术在长江海事监管中的应用,交通科技,2015

[5] 刘力,顾群,彭伟明,邓小明,基于无人机的海事立体监管体系框架,中国航海,2015

[6] 马明路,海事巡航搜救一体化关键问题研究,中国水运,2016


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